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页数:394

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出版时间:2009-5

价格:42.00元

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isbn号码:9787111262114

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• 电机学
• 电机
• 电力系统
• 电气工程
• 电磁场
• 变电站
• 电力拖动
• 电机控制
• 电力电子
• 电气设备

现代材料科学前沿：结构、性能与应用 引言：材料的无限可能 材料是人类文明进步的基石。从远古的石器时代到如今的纳米科技时代，我们对物质本性的理解和驾驭能力，直接决定了文明的发展高度。现代材料科学不再仅仅是经验的累积，而是一门高度交叉、强调理性设计和精准控制的综合性学科。本书《现代材料科学前沿：结构、性能与应用》旨在系统梳理当前材料领域最活跃、最具突破性的研究方向，聚焦于如何通过微观结构调控来实现宏观性能的优化，并探讨这些前沿材料在尖端科技和工业中的实际应用。 第一部分：基础的再认识——原子、电子与结构 材料的性质无不根植于其内部的原子排列和电子结构。本部分将超越传统材料学对晶体结构的简单描述，深入探讨亚结构（如晶界、位错、缺陷群）对材料本征性能的决定性影响。 第一章：先进表征技术与结构解析 现代科学的进步离不开对微观世界的“看清”。本章将详细介绍同步辐射光源（SR）、球差校正透射电子显微镜（Aberration-Corrected TEM）、高分辨中子衍射（HRND）等尖端表征手段。重点阐述如何利用这些工具进行原位（In-situ）和动态（Operando）表征，实时捕捉材料在受力、加热或电化学反应过程中的结构演变。例如，如何通过先进电镜技术解析锂离子电池正极材料在充放电循环中晶格的弛豫与微裂纹的生成机制。 第二章：电子结构与能带工程 材料的电学、光学和磁学性质直接由其能带结构决定。本章将深入探讨凝聚态物理中的核心概念，如密度泛函理论（DFT）计算在材料设计中的应用。我们将重点分析拓扑绝缘体和狄拉克半金属这类具有奇特电子态的材料，讨论其表面态的独特性质及其在低功耗电子学中的潜力。此外，还将分析半导体异质结中能带错配导致的界面物理效应，这是设计高效光电器件的关键。 第二部分：功能材料的创新设计 本部分聚焦于那些性能突破传统材料限制的新型功能材料，特别是那些依赖于精细结构控制才能展现出优异性能的体系。 第三章：高熵合金与多主元材料 传统合金设计主要依赖少数几种主元。高熵合金（HEAs）的概念，即在材料中均匀混合五种或更多等原子比的主元素，彻底颠覆了传统认知。本章将探讨“高熵效应”、“迟滞效应”和“晶格畸变效应”如何共同赋予HEAs极高的强度、优异的耐腐蚀性和耐高温蠕变性能。研究将涵盖其在航空发动机涡轮叶片和极端环境核反应堆结构件中的应用前景。 第四章：智能响应材料与超材料 “智能”是现代材料的代名词。我们将探讨形状记忆合金（SMA）、压电/热释电材料以及相变材料（如钒氧化物VO2）如何实现对外界刺激（温度、应力、电场、光照）的精确响应。超材料（Metamaterials）部分，将着重于人工设计的亚波长结构如何实现对电磁波、声波的负折射、隐身等自然材料无法实现的奇异特性，并探讨其在传感、通信和仿生学中的应用。 第五章：能源存储与转换材料 可持续能源是21世纪的核心挑战。本章将聚焦于下一代储能和转化系统所需的前沿材料。在电池领域，将详细分析固态电解质（如LLZO、硫化物基电解质）的离子传导机制、界面阻抗问题，以及如何通过界面修饰来构建高安全性的全固态电池。在光电转化方面，重点讨论钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells）的载流子动力学、稳定性瓶颈（尤其对湿气和热的敏感性）以及高效器件的构建策略。此外，还将涉及高效电催化剂（如非贵金属催化剂）在析氢反应（HER）和析氧反应（OER）中的设计原理。 第三部分：界面、缺陷与加工工艺 材料的最终性能往往由其界面和缺陷的控制水平决定。本部分关注如何通过先进的制造技术和精确的缺陷工程，将理论潜力转化为实际性能。 第六章：先进制造技术与材料结构调控 增材制造（3D打印），特别是选区激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM），正在重塑材料加工的范式。本章将分析金属粉末在激光作用下的快速凝固过程，解释由此产生的非平衡态微观结构（如细小晶粒、枝晶网络、残余应力）如何影响最终部件的力学性能。我们将探讨如何通过优化打印参数和后处理（如热等静压HIP）来消除孔隙和优化晶粒取向，以实现高性能零部件的制造。 第七章：材料界面与异质结构工程 界面是材料性能的“薄弱环节”亦是“潜力所在”。本章将深入研究材料间的界面现象，包括肖特基势垒的形成、界面反应、以及范德华异质结构（如石墨烯/h-BN/过渡金属硫化物堆叠）。重点讨论如何利用界面工程来调控载流子传输、增强界面结合力，或引入界面应变以提升体相材料的性能（如利用界面应变增强催化剂活性）。 第八章：环境友好型材料与可持续性 面向未来，材料科学必须承担起环境责任。本章探讨生物基聚合物、可降解金属材料（如镁合金的生物相容性与降解速率控制）以及资源化回收技术。特别关注如何通过催化剂设计来推动二氧化碳的捕获与转化（CCU），实现碳循环的闭环利用。 结论：面向未来的材料系统论 材料科学的未来发展将愈发依赖于跨学科的深度融合，特别是与人工智能（AI）和大数据分析的结合。本书最后总结了材料基因组计划（MGI）的理念，强调通过高通量实验和计算模拟相结合，加速新材料的发现和优化，最终构建一个可预测、可设计、可持续的先进材料体系。 本书适合材料科学、化学、物理学、工程力学等相关专业的本科高年级学生、研究生以及致力于材料研发的工程师和科研人员阅读。

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这本书简直是为我量身定制的！作为一名刚入门的工科学生，我对电机学的认知可以说是白纸一张，而《电机学》却像一本百科全书，将我带入了神奇的电机世界。我之前以为电机学就是一些枯燥的公式和计算，但这本书完全颠覆了我的想法。作者在讲解过程中，穿插了大量的实际案例，比如各种家用电器、工业设备中的电机应用，让我对电机的重要性有了直观的认识。更让我惊喜的是，书中还详细介绍了不同类型电机的设计理念和应用场景，例如，在讲解直流电机时，作者不仅分析了其基本结构和工作原理，还深入探讨了它在不同功率和转速下的性能表现，这对于我理解电机的适用性非常有帮助。此外，书中对电机控制的讲解也让我印象深刻，我了解到电机不仅仅是发电和驱动的工具，更是可以被精确控制的精密仪器，这对于我未来在自动化领域的发展至关重要。总而言之，这本书让我对电机学产生了浓厚的兴趣，也为我未来的学习打下了坚实的基础。

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我一直认为，学习一门学科，最重要的是能够将其中的知识与现实生活联系起来，才能真正体会到学习的乐趣和意义。《电机学》这本书在这方面做得非常出色。作者在讲解理论知识的同时，总是不忘穿插一些与我们日常生活息息相关的例子，比如电风扇为什么会转动，洗衣机是如何工作的，甚至是我们手机里的微型马达，都得到了细致的讲解。这让我觉得，电机学不再是遥远的高科技，而是触手可及的身边事物。我尤其喜欢书中关于电机的故障分析和维修章节，作者用通俗易懂的语言，结合实际案例，讲解了各种常见的电机故障及其原因，并提供了有效的解决方案。这让我觉得，这本书不仅是一本学习教材，更是一本实用的工具书。通过阅读这本书，我不仅掌握了电机学的基本原理，还学会了如何分析和解决实际问题，这让我对电机学有了更深入的理解和更强的实践能力。

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自从开始接触《电机学》，我的世界观仿佛被重新塑造了一般。原本以为电机学只是枯燥的公式和抽象的原理，但这本书却用一种充满艺术感的方式，将电机的魅力展现得淋漓尽致。我一直对能量的转换和利用充满好奇，而这本书恰好满足了我的求知欲。作者在讲解过程中，并没有生硬地罗列知识点，而是通过生动的比喻和形象的描述，将复杂的概念变得易于理解。比如，他将电机的磁场比作无形的“指挥家”，指挥着电流在导线中跳跃，最终产生转动的力量，这种比喻让我茅塞顿开。随着阅读的深入，我逐渐领略到不同电机之间的精妙之处，比如，为什么有的电机转速快，有的转速慢；为什么有的电机力量大，有的力量小。书中对这些问题的解答，充满了智慧的光芒。而且，作者在阐述理论的同时，还巧妙地融入了一些历史故事和科学家的趣闻轶事，让整个阅读过程充满了趣味性，也让我对电机学的研究者们充满了敬意。这本书让我真正认识到，电机学不仅仅是一门科学，更是一门充满创造力和想象力的艺术。

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老实说，我一直对物理类的书籍有些畏惧，感觉它们充斥着我无法理解的符号和概念。然而，《电机学》这本书却给我带来了意想不到的惊喜。一开始，我带着一丝忐忑的心情翻开了它，但很快就被书中流畅的语言和清晰的逻辑所吸引。作者在讲解每一个知识点时，都循序渐进，仿佛一位经验丰富的老师，耐心地引导着读者一步步深入。我尤其喜欢书中关于电机模型的部分，作者并没有直接抛出复杂的数学模型，而是先从最基本的物理定律入手，慢慢地构建起整个模型的框架。这种“由表及里”的讲解方式，让我这个初学者也能轻松理解。而且，书中穿插的很多图示和示意图，更是起到了画龙点睛的作用，将抽象的概念具象化，让我更容易在脑海中形成清晰的图像。读到后面，我对各种电机的特性和优劣势有了更全面的认识，不再是模糊的概念，而是有了具体的区分和判断。这本书让我觉得，电机学并非高不可攀，而是可以通过系统的学习和理解，掌握其中的奥秘。

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这本《电机学》读起来真是让我脑洞大开，简直是颠覆了我过去对电的一切认知。我一直以为电机就是个简单的“转来转去”的东西，但这本书完全刷新了我的世界观。它不仅仅是讲解了那些复杂的公式和原理，更像是带我走进了一个充满魔力的电机王国。一开始，我被那些关于电磁感应的生动比喻吸引住了，作者用非常形象的方式解释了磁场是如何“催眠”导线，让它乖乖地转起来的。然后，随着内容的深入，我发现书中的每一个章节都像是在揭开电机神秘面纱的一角。比如，在讲解同步电机的时候，作者不仅详细阐述了其工作原理，还穿插了一些历史故事，让我了解到这些伟大发明的背后，是无数科学家们不懈的努力和智慧的结晶。读到关于异步电机的内容时，我更是惊叹于它简单却又高效的设计，简直是工业革命的幕后功臣。而且，作者在解释过程中，总是能恰到好处地引入一些实际应用的案例，比如风力发电机、电动汽车的驱动系统等等，这让我感觉学到的知识不再是枯燥的理论，而是与生活息息相关的真实世界。总的来说，这本书让我对电机有了全新的、更深刻的理解，不再是机械的公式堆砌，而是充满生命力和创造力的学科。

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